Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 09
Рис. 1. Молекулы жидкости непрерывно и хаотически перемещаются (это движение называется Броуновым по имени открывшею его в 1827 году английского ботаника Броуна). Результирующее воздействие их толчков на постороннюю частицу отлично от нуля (а) и перемещается по случайной зигзагообразной траектории (б).
Рис. 2. Капля масла как бы «висит» над поверхностью воды, не смешиваясь с ней (а). А громоздкие молекулы мыла, уменьшающие поверхностное натяжение воды, образуют довольно прочную поверхностную пленку, которую мы и используем, пуская мыльные пузыри (б).
Рис. 3. Испарение — сложный статистический процесс. Он сопровождается не только вылетом из жидкости быстрых молекул, но и обратным «нырянием» недостаточно энергичных. В граничном слое воздух — жидкость эта «суматоха» может приводить к необычным результатам.
Рис. 4. Поверхностям натяжение действует одинаково на любой элемент поверхности. Поэтому ниточная петля, помещенная в мыльную пленку, натянутую на проволочное кольцо, не испытывает никакого воздействия. Но если разрушить ее внутри петли, то силы поверхностного натяжения немедленно растянут ее в правильную окружность.
Особенно удивительным, наводящим на фантастические предположения, представляется поведение на поверхности воды двух разных капель: перфтороктана C8F18 и дибутилфталата С6Н4(СООC4Н9)2, подкрашенного красителем. Вот изложение опыта словами изобретателя.
«Капля C8F18 или ДБФ на поверхности воды принимает линзовую форму и не двигается. Но если в широком открытом сосуде каплю C8F18 объемом приблизительно 0,1 см3 и такую же каплю ДБФ поместить на поверхность воды на расстоянии 3–4 см друг от друга, то капли этих химически инертных жидкостей сближаются и начинают в течение нескольких минут интенсивно взаимодействовать в сложном физическом процессе, похожем на поведение живых существ, с трепетной дрожью приближаясь, сливаясь и разделяясь, с выделением пленок и образованием новых капель, до полного испарения одной из жидкостей. Кусочек льда на воде замедляет или совсем прекращает взаимодействие капель».
Что это было? Фрагментик какой-то неизвестной жизни? Все необходимое имелось: углерод, водород, кислород воды. Правда, непонятно — к чему тут фтор?
Впрочем, подождем дальнейших исследований — зачем гадать.
— Так что же? — спросит изумленный читатель. — Новый перпетуум мобиле? Источника энергии нет, а движение — пожалуйста?!
Ну почему же нет источника? А окружающая среда? Скажем, если соорудить трубу от жаркой Сахары до холодных вершин Атласских гор, разве в ней не возникнет тяга для вращения пневмотурбины? Вот и в этих опытах температура жидкости всегда меньше, чем у пара над ней. Эта разница составляет ничтожные доли градуса, но — она есть! А раз есть нагреватель и холодильник, то почему бы не быть энергии?
Значение этих работ трудно переоценить. Взаимодействие жидкостей играет огромную роль в функционировании клеточных мембран, в процессах саморегуляции, специализации клеток, в других тонких явлениях на граничных слоях нанометровой толщины, где состав и плотность частиц меняются на несколько порядков. Как это часто бывает, эксперимент значительно опережает теорию, разработка которой может привести к совершенно новому пониманию термодинамики сложных неравновесных систем. Даже таких, как человек.
А с законами сохранения — все в порядке. Они стоят непоколебимо.
Георгий ЧЕРНИКОВ
Художник В. КОЖИН
В ОЖИДАНИИ СЕНСАЦИИ
Светом дышит каждая былинка
Еще в 1923 году известный советский биолог А.Г.Гурвич обратил внимание на «живой свет» — слабое ультрафиолетовое излучение клеточных тканей. Наблюдая за двумя луковицами, положенными близко друг к другу, но так, чтобы они не соприкасались между собой, исследователь обнаружил, что одно растение на расстоянии способно стимулировать другое. Ученый предположил, что такое воздействие осуществляется посредством так называемых митогенетических лучей, которые составляют основу ультрафиолета.
Долгие годы реальность этих лучей подвергалась сомнению, а сама идея наличия биологических или митогенетических полей предавалась анафеме. Сегодня благодаря появлению высокочувствительного экспериментального оборудования положение изменилось.
Подобно свету свечи…
Оказалось, что свет действительно излучается всеми без исключения живыми клетками. Более того, выяснилось, что спектр излучаемых частот гораздо шире, чем предполагалось ранее, и захватывает часть диапазона видимого света. Правда, интенсивность потока фотонов столь мала, что наблюдать его невооруженным глазом невозможно, в отличие от свойственной некоторым организмам (например, светлячкам) биолюминесценции.
Биофотонное излучение несравнимо слабее. Чтобы вы могли наглядно представить себе, о сколь ничтожном свете идет речь, скажем, что наблюдение его сравнимо с яркостью свечи, расположенной на расстоянии 20 км.
Понятное дело, чтобы зарегистрировать подобное излучение, необходимы специальные приборы — фотоэлектронные умножители.
Тем не менее, излучение было открыто и привело к созданию новой научной области — биофотонного анализа. Дело в том, что регистрация и изучение этого излучения может дать важную информацию о состоянии клеток.
Впервые об этом заговорили в 70-е годы XX века сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета под руководством доктора биологических наук Б.Н.Тарусова. С помощью первых, еще несовершенных фотоумножителей им удалось установить, что светится каждая клетка, любой орган живого организма, начиная от простейших и кончая человеком. Ученые даже шутили, что теперь они познали главную тайну святых: тот нимб, что изображается на каждой иконе, является всего лишь визуализированным изображением сверхслабого свечения, свойственного нашему головному мозгу.
Напоенная светом былинка
Когда специализированное ОКБ Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства выпустило первые комплекты промышленной аппаратуры для исследований сверхслабого свечения растений, ученым пришлось согласиться с удивительной прозорливостью американского писателя У.Фолкнера. Как он был точен, подметив однажды: «…и опускается ночь, и только слабым светом упорно дышит напоенная днем былинка и лист, задерживая на земле тихий свет».
Конечно, сотрудники Краснодарского института земледелия проводили свои исследования вовсе не для того, чтобы подтвердить интуицию литературного гения. Они установили, что в мембраны зеленых телец каждой растительной клетки вмонтированы молекулы хлорофилла. Так вот, оказывается, он способен не только превращать солнечный свет в энергию для развития растений, но и часть накопленной энергии отдает в окружающее пространство.
Зачем это надо? Профессор Тарусов предположил, что таким образом каждая живая клетка сигнализирует окружающим, все ли с нею в порядке. Это удалось подтвердить на опытах с листьями и корешками хлопчатника.
Оказалось, если растение здорово, то и свечение его достаточно яркое. Но стоит ему заболеть, например вилтом, как характер свечения тут же меняется. И опасную болезнь таким образом удается распознать на 1 — 3-й день заражения опасным грибком, в то время как внешние признаки поражения проявляются лишь через две недели, когда уже все поле может быть заражено.
Так проявляет себя сверхслабое свечение живой ткани в ультрафиолетовых лучах.
Старинный уксус все-таки лучше
Аналогичным образом можно определить пригодность тканей для пересадки, провести по свечению экспресс-анализ крови и т. д. Эти методы уже используются в отечественной медицине.
А вот какое интересное применение сверхслабому свечению нашел сотрудник Международного института биофизики в городе Нойсе (Германия) Фриц Альберт Поп, разработавший методику измерения биофотонного излучения.
Измерение количества света, испускаемого различными продуктами питания, показало, что у парниковых помидоров интенсивность биофотонного потока существенно ниже, чем у томатов, выросших на вольных грядках. Аналогично яйца, полученные от сельских несушек, испускают фотоны куда активнее, чем яйца инкубаторских кур с промышленной птицефабрики. Между тем самый тщательный биохимический анализ этих продуктов не показывает никакой разницы.
